RS60877B1

RS60877B1 - Modified die block for drilling rig floor wrench

Info

Publication number: RS60877B1
Application number: RS20201189A
Authority: RS
Inventors: Vladimir Scekic; Todd Mccorriston; Patrick Mcdougall
Original assignee: Drillform Technical Services Ltd
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2020-11-30
Also published as: US20180298704A1; CA2985833A1; CA2985833C; US10718171B2; EP3294978B1; EP3294978A1; WO2016183670A1; EP3294978A4

Description

OPIS DESCRIPTION

Oblast tehnike Technical field

[0001] Predmetni pronalazak se uopšteno odnosi na sklopove hvataljki automatizovanih steznih alata za bušaće cevi na platformama bušotina, gde se stezni alat koristi za rukovanje cevima koje se uvode u bušotinu. Preciznije, ovim se obezbeđuju poboljšani sklopovi hvataljki, gde sklopovi hvataljki imaju izmenjene blokove za matrice koji su sposobni za "brzo odvajanje" matrica od hvataljki. [0001] The present invention generally relates to gripper assemblies of automated drill pipe clamping tools on well platforms, where the clamping tool is used to handle pipes that are inserted into the wellbore. More specifically, improved gripper assemblies are provided, wherein the gripper assemblies have modified die blocks capable of "quick detaching" the dies from the grippers.

Pozadina pronalaska Background of the invention

[0002] Poznati su mnogi automatizovani sklopovi hvataljki za bušaće cevi koji se koriste za izradu ili razbijanje bušaćih cevnih stubova na postrojenjima bušotina. Neki sklopovi matrica sadrže dva ili tri ovna u naspramnom položaju, gde svaki ovan ima par matraci hvataljki ili "hvatajućih zuba" za hvatanje, držanje i manipulisanje cevima. Nažalost, sila koja je potrebna da se uhvati cilindrična površina cevi može da zagrebe ili ošteti cevastu površinu, što rezultuje preranim habanjem cevi. Dalje, matrica koja se koristi za hvatanje i stezanje cevi vremenom postaje tupa (istrošena), lomi se ili se pomera. [0002] Many automated drill pipe gripper assemblies are known that are used to make or break drill pipe strings on well rigs. Some die assemblies contain two or three rams in opposing positions, each ram having a pair of die grippers or "gripper teeth" for gripping, holding and manipulating the tubes. Unfortunately, the force required to grip the cylindrical surface of the tube can scratch or damage the tubular surface, resulting in premature tube wear. Furthermore, the die used to grip and clamp the pipe becomes dull (worn), breaks, or moves over time.

[0003] Međunarodna prijava patenta br. PCT/CA2014/000401 opisuje hvataljke postrojenja za bušenje (prijava ’401). Hvataljke opisane u prijavi ’401 sadrže veći broj blokova za matrice koji, između ostalog, sadrže i držače za odvojivo prihvatanje i fiksiranje steznih matrica. Matrice se mogu fiksirati u prorezima za matrice koji se nalaze na prednjoj strani blokova za matrice pomoću vijaka sa navojima ili sklopova zavrtnjeva i navrtki. Kako bi se zamenile matrice, radnik mora odviti vijke ili odvrnuti navrtke, tako da se vijci u potpunosti povuku iz bloka. Problemi nastaju kada su vijci ili navrtke previše zategnuti da bi se ručno uklonili, pa dolazi do oštećivanja metalnih elemenata koji se zbog toga ne mogu ponovo koristiti, ili dolazi do gubljenja nezategnuti elemenata usled ispadanja. Dodatno, zamena svake pojedinačne matrice na ovaj način može potrajati. [0003] International patent application no. PCT/CA2014/000401 describes drill rig grippers (application '401). The grippers described in the '401 application contain a number of die blocks which, among other things, also contain holders for releasably accepting and fixing the clamping dies. Dies can be fixed in the die slots located on the face of the die blocks with threaded bolts or bolt and nut assemblies. In order to replace the dies, the worker must unscrew the bolts or unscrew the nuts, so that the bolts are completely withdrawn from the block. Problems arise when bolts or nuts are too tight to be removed by hand, resulting in damage to metal components that cannot be used again, or loss of untightened components due to falling out. Additionally, replacing each individual die in this manner can take time.

[0004] Postoji potreba za brzim, efikasnim i lakim načinom za „brzo odvajanje“ (npr. postavljanje/uklanjanje) matrica pozicioniranih unutar blokova za matrice na sklopovima hvataljki automatizovanih steznih alata za bušaće cevi na postrojenjima za bušenje. Slično tome, Američka patentna prijava br. US2006/0027047 A1 opisuje čeljusti hvataljki sa jezičcima koji sadrže jednu ili više rotirajućih matrica. Matrice su fiksirane pomoću gornjeg klina i podloške za matricu, što takođe rezultuje ograničenjima i neefikasnošću prilikom zamene. [0004] There is a need for a quick, efficient, and easy way to "quick detach" (eg, mount/remove) dies positioned within die blocks on chuck assemblies of automated drill pipe clamping tools on drilling rigs. Similarly, US patent application no. US2006/0027047 A1 describes jaws of tongue-and-groove grippers containing one or more rotating dies. Dies are fixed by a top pin and die washer, which also results in limitations and inefficiencies when replacing.

Suština pronalaska The essence of the invention

[0005] Prema ovde opisanim izvođenjima, obezbeđeni su izmenjeni sklopovi hvataljki steznih alata za postrojenja za bušenje koji se koriste za rukovanje bušaćim cevima. Sklopovi hvataljki koji se koriste za sastavljanje i rastavljanje nizova bušaćih cevi, sadrže izmenjene blokove za matrice pomoću kojih se može izvršiti brzo otpuštanje najmanje jedne tu postavljene matrice, gde se matrica koristi za stezanje i primenu momenta na cevi. [0005] According to the embodiments described herein, modified drill rig gripper assemblies used to handle drill pipe are provided. The gripper assemblies used to assemble and disassemble drill pipe strings contain modified die blocks that can be used to quickly release at least one die installed therein, where the die is used to clamp and torque the pipe.

[0006] Prema nekim izvođenjima, predmetni sklopovi hvataljki sadrže veći broj blokova za matrice namenjenih za prihvat matrica za stezanje cevi, pri čemu svaki blok za matrice obrazuje najmanje dva suprotna proreza za prihvatanje matrice unutar proreza i ima najmanje jedan noseći klin za odvojivo pričvršćivanje matrice unutar proreza. Prema nekim izvođenjima najmanje jedan noseći klin može predstavljati oprugom pokretani noseći klin. Najmanje jedan noseći klin može da obrazuje rame koje se može nasloniti na matricu, pričvršćujući tako matricu unutar proreza. U kombinaciji prorezi za matricu i ramena klina mogu omogućiti pouzdano postavljanje matrice na blok za matrice duž bočnih i gornjih/donjih krajeva matrice. [0006] According to some embodiments, the subject gripper assemblies contain a number of die blocks intended for receiving dies for clamping pipes, wherein each die block forms at least two opposite slots for accepting the die within the slot and has at least one supporting pin for releasably securing the die within the slot. According to some embodiments, the at least one support pin may be a spring-actuated support pin. At least one support pin can form a shoulder that can rest against the die, thereby securing the die within the slot. In combination, the die slots and pin shoulders can allow reliable placement of the die on the die block along the side and top/bottom ends of the die.

[0007] Prema nekim izvođenjima, predmetni sklopovi hvataljki sadrže najmanje jedan klin pokretan oprugom koji ima spiralnu oprugu koja okružuje osovinu klina i sposoban je da deluje silom prema spolja na klin. Prema nekim izvođenjima sabijanje klina pokretanog oprugom oslobađa matricu iz proreza za matricu. [0007] According to some embodiments, the subject gripper assemblies comprise at least one spring actuated pin having a coil spring surrounding the pin shaft and capable of exerting an outward force on the pin. According to some embodiments, compression of the spring actuated pin releases the die from the die slot.

[0008] Prema nekim izvođenjima predmetni sklopovi hvataljki sadrže izmenjene blokove za matrice koje imaju najmanje jednu rupu namenjenu za primanje najmanje jednog nosećeg klina. Rupe za klinove mogu sadržati najmanje dva dela sa različitim unutrašnjim prečnicima. Prema nekim izvođenjima, rupe za klinove mogu sadržati najmanje tri dela sa prečnicima koji su različiti jedan od drugog. [0008] According to some embodiments, the subject gripper assemblies comprise modified die blocks having at least one hole intended to receive at least one support pin. Pin holes may contain at least two parts with different internal diameters. According to some embodiments, the pin holes may comprise at least three parts with diameters that are different from each other.

[0009] Prema nekim izvođenjima predmetni sklopovi hvataljki sadrže najmanje jedan trn za fiksiranje najmanje jednog nosećeg klina unutar bloka za matrice. Predmetni izmenjeni blokovi za matrice mogu imati najmanje jednu rupu za prihvatanje najmanje jednog trna za fiksiranje. Najmanje jedan noseći klin može da ima najmanje jednu rupu namenjenu za prihvatanje trna za fiksiranje unutar navedene rupe. [0009] According to some embodiments, the gripper assemblies in question comprise at least one mandrel for fixing at least one supporting pin within the die block. Subject modified die blocks may have at least one hole for receiving at least one fixing mandrel. At least one support pin may have at least one hole intended to receive a fixing mandrel within said hole.

Opis slika nacrta Description of the draft images

[0010] [0010]

Slika 1 (STANJE TEHNIKE) prikazuje pogled u perspektivi na automatizovani alat za stezanje bušaće cevi prema ovde navedenim izvođenjima; Figure 1 (PRIOR ART) shows a perspective view of an automated drill pipe clamping tool according to the embodiments disclosed herein;

Slika 2 (STANJE TEHNIKE) je dalji pogled u perspektivi na sklopove gornjih i donjih hvataljki alata za stezanje sa Slike 1; Figure 2 (PRIOR ART) is a further perspective view of the upper and lower gripper assemblies of the clamping tool of Figure 1;

Slika 3 (STANJE TEHNIKE) prikazuje uvećani pogled u perspektivi na dva bloka za matrice koji su postavljeni na sklop hvataljki alata za stezanje prikazanog na Slici 1; Figure 3 (PRIOR ART) shows an enlarged perspective view of two die blocks mounted on the gripper assembly of the clamping tool shown in Figure 1;

Slika 4 (STANJE TEHNIKE) prikazuje rasklopljeni sklop blokova za matrice prikazan na Slici 3; Figure 4 (PRIOR ART) shows an exploded die block assembly shown in Figure 3;

Slika 5 prikazuje rasklopljeni sklop izmenjenih blokova za matrice prema ovde navedenim izvođenjima; Figure 5 shows an exploded assembly of modified die blocks according to the embodiments herein;

Slika 6 prikazuje pogled u perspektivi na izmenjeni blok za matrice sa Slike 5 (matrica nije prikazana); Figure 6 shows a perspective view of the modified die block of Figure 5 (die not shown);

Slika 7 prikazuje sa gornje strane poprečni presek izmenjenog bloka za matrice sa Slike 6 (matrica nije prikazana); Figure 7 shows a top cross-section of the modified die block of Figure 6 (die not shown);

Slika 8 prikazuje pogled sa gornje strane na poprečni presek izmenjenog bloka za matrice sa Slike 7 (matrica je postavljena i noseći klinovi su napregnuti prema unutrašnjosti); i Figure 8 shows a cross-sectional top view of the modified die block of Figure 7 (the die is installed and the support pins are biased inwards); and

Slika 9 prikazuje pogled u perspektivi na izmenjeni blok za matrice prema ovde navedenim izvođenjima, gde je jedan noseći klin prikazan u položaju unutar rupe matrice a drugi noseći klin prikazan iznad proreza za matricu sa gornjim nosećim klinom napregnutim prema unutrašnjosti. Figure 9 shows a perspective view of a modified die block according to the embodiments herein, with one carrier pin shown in position within the die hole and the other carrier pin shown above the die slot with the upper carrier pin biased inwardly.

Opis izvođenja Description of performance

[0011] Obezbeđeni su izmenjeni sklopovi hvataljki za automatizovane alate za stezanje koji se koriste na postrojenjima za bušenje. Sklopovi hvataljki, koji se koriste za sastavljanje i razbijanje stubova bušaćih cevi, sadrže izmenjene blokove za matrice koji mogu brzo otpustiti najmanje jednu matricu koja je postavljena na njih, gde se matrica koristi za stezanje i primenu obrtnog momenta na cevi. [0011] Modified gripper assemblies for automated clamping tools used on drilling rigs are provided. The chuck assemblies, which are used to assemble and break the drill pipe strings, contain modified die blocks that can quickly release at least one die mounted thereon, where the die is used to clamp and apply torque to the pipe.

[0012] Iskusni čitalac će razumeti da je linearna merna jedinica 1 inč (1") jednaka 2,54 centimetra (cm) i da je jedinica mere sile 1 funta sile (lbf) jednaka 4,448222 N. [0012] The experienced reader will understand that the linear unit of measurement 1 inch (1") is equal to 2.54 centimeters (cm) and that the unit of force measurement 1 pound force (lbf) is equal to 4.448222 N.

[0013] Uzimajući u obzir Slike 1 i 2 (STANJE TEHNIKE), automatizovani alati 100 za hvatanje bušaćih cevi i primenu momenta sile koji se koriste na postrojenjima za bušenje mogu sadržati sklopove gornjih i donjih hvataljki 2, 3 sa hidrauličkim pogonom. Svaki gornji i donji sklop hvataljki 2, 3 može sadržati više blokova 6 za matrice koji su namenjeni da nose najmanje jedne stezne matrice 8. Preciznije, veći broj blokova 6 za matrice svakog od sklopova 2, 3 može imati centralno ulegnuće 4 za prihvatanje bušaće cevi, uključujući i, na primer, spojeve bušaćih cevi, stezne obloge, kućišta, obloge itd. (nisu prikazane). Kada je cev postavljena unutar ulegnuća 4, tako da se cev uglavnom pruža u pravcu ose kroz ulegnuće 4 i pozicionirana je iznad bušotine, svaki blok 6 za matrice deluje u suštini dijametralno suprotno u odnosu na druge kako bi prihvatio cev i njome manipulisao. [0013] Referring to Figures 1 and 2 (PRIOR ART), automated drill pipe gripping and torqueing tools 100 used on drilling rigs may include hydraulically powered upper and lower gripper assemblies 2, 3. Each upper and lower gripper assembly 2, 3 may comprise a plurality of die blocks 6 intended to carry at least one clamping die 8. More specifically, a plurality of die blocks 6 of each of the assemblies 2, 3 may have a central recess 4 for receiving drill pipe, including, for example, drill pipe joints, casings, casings, etc. (not shown). When the pipe is positioned within the recess 4, such that the pipe generally extends axially through the recess 4 and is positioned above the well, each die block 6 acts substantially diametrically opposite to the others to receive and manipulate the pipe.

[0014] Prema Slikama 3 i 4 (STANJE TEHNIKE) svaka stezna matrica 8 se može pouzdano pričvrstiti na odgovarajući blok 6 za matrice pomoću navrtki i zavrtnjeva 7 ili pomoću vijaka sa navojem (nije prikazano). Kao takvo, radnici koji žele da uklone steznu matricu 8 kako bi popravili ili zamenili matricu 8, radnik mora da odvije svaku navrtku ili da odvrne svaki vijak, potpuno uklanjajući pojedinačne metalne delove sve dok matrica 8 ne bude moglo da se povuče iz bloka 6. Takav postupak je izuzetno dugotrajan i težak, posebno kada su navrtke ili zavrtnjevi suviše jako zavrnuti da bi se ručno uklonili, matice ili vijci se mogu oštetiti ili se matice ili vijci gube usled ispuštanja labavih delova. [0014] According to Figures 3 and 4 (PRIOR ART) each clamping die 8 can be reliably attached to the corresponding die block 6 by means of nuts and bolts 7 or by means of threaded bolts (not shown). As such, workers who want to remove the clamping die 8 in order to repair or replace the die 8, the worker must unscrew each nut or unscrew each bolt, completely removing individual metal parts until the die 8 can be withdrawn from the block 6. Such a procedure is extremely time-consuming and difficult, especially when the nuts or bolts are too tightly twisted to be removed by hand, the nuts or bolts may be damaged or the nuts or bolts lose due to dropping loose parts.

[0015] Prema ovde navedenim izvođenjima, sada će uz pozivanje na Slike 5 do 9 biti opisani predmetni izmenjeni sklopovi hvataljki (videti gornju hvataljku 12 prikazanu na Slici 9), koji imaju veći broj izmenjenih blokova 10 za matrice. [0015] According to the embodiments set forth herein, the subject modified gripper assemblies (see upper gripper 12 shown in Figure 9) will now be described with reference to Figures 5 through 9, which have a plurality of modified die blocks 10.

[0016] Prema Slikama 5 i 6, svaki od predmetnih gornjih i donjih sklopova hvataljki može sadržati izmenjene blokove 10 za matrice koji su prilagođeni da odvojivo prihvate matricu 19 (videti Sliku 9) za stezanje bušaćih cevi koje su postavljene unutar alata 100 za stezanje. Podrazumeva se da je svaka matrica 19 konfigurisana tako da poseduje najmanje jednu površinu sa zubima za hvatanje površine cevi. [0016] According to Figures 5 and 6, each of the subject upper and lower gripper assemblies may include modified die blocks 10 adapted to releasably receive a die 19 (see Figure 9) for clamping drill pipe placed within the clamping tool 100. It is understood that each die 19 is configured to have at least one surface with teeth for gripping the surface of the tube.

[0017] Kao što je poznato, blokovi 10 za matrice koji su postavljeni na gornji i donji sklop hvataljki kako bi obrazovali ulegnuće 4, hidraulički se pokreću ka i od bušaćih cevi (tj. u i izvan položaja hvatanja). Svaki blok 10 za matrice može da sadrži prednju, zadnju i bočne površine 14, 15, 16, kao i gornju i donju površinu 17, 18. Prednja površina 14 može biti konfigurisana tako da poseduje naspramne proreze 20 koji se pružaju uglavnom uzdužno od vrha 17 do dna 18 površine, a namenjeni su da matrice 19 budu prihvaćene klizno između njih. Na primer, prorezi 20 mogu da budu istureni prema spolja i da se pružaju u pravcu ose duž prednje površine 14. Prorezi 20 za matrice mogu biti oblikovani i dimenzionisani na bilo koji način koji odgovara matrici i vodi matricu 19 koja se postavlja između njih i fiksira. Prorezi 20 za matrice se mogu proizvesti od bilo kog poznatog pogodnog materijala i pričvrstiti na prednju površinu 14 bloka 10 za matrice na bilo koji način koji je poznat u tehnici, ili prorezi 20 za matrice mogu proizvesti kao integralni deo bloka 10 za matrice. [0017] As is known, the die blocks 10 which are placed on the upper and lower gripper assemblies to form the recess 4 are hydraulically moved towards and away from the drill pipe (ie into and out of the gripper position). Each die block 10 may include front, rear and side surfaces 14, 15, 16, as well as top and bottom surfaces 17, 18. The front surface 14 may be configured to have opposing slots 20 extending generally longitudinally from the top 17 to the bottom 18 of the surface, and intended to receive the dies 19 slidingly therebetween. For example, the slots 20 may project outwardly and extend axially along the front surface 14. The die slots 20 may be shaped and sized in any way that fits the die and guides the die 19 to be placed between them and fixed. The die slots 20 may be fabricated from any known suitable material and attached to the front surface 14 of the die block 10 in any manner known in the art, or the die slots 20 may be fabricated as an integral part of the die block 10 .

[0018] Prema ovde navedenim izvođenjima, predmetni sklopovi hvataljki mogu da poseduju sredstvo za "brzo oslobađanje" matrice 19 iz bloka 10 za matrice, eliminišući time potrebu za glomaznim sklopovima navrtki i zavrtnjeva ili vijaka. Na primer, izmenjeni blokovi 10 za matrice mogu sadržati sredstva sa oprugama za odvojivo pričvršćivanje svake od matrica 19 unutar blokova 10 za matrice. Prema jednom izvođenju, sredstva sa oprugama mogu sadržati najmanje jedan cilindrični noseći klin 22 pokretan pomoću opruge 19 i namenjen da se spregne sa matricom 19 i fiksira je u položaju unutar proreza 20 za matricu. Prema poželjnom izvođenju predmetni blokovi 10 za matrice mogu sadržati dva dijametralno suprotno postavljena klina 22 za pričvršćivanje matrice 19 duž njenog gornjeg i donjeg (višeg i nižeg) kraja. Potrebno je razumeti da se klinovi 22 mogu proizvesti od bilo kog odgovarajućeg materijala i u odgovarajućoj veličini koja je potrebna za primenu u automatizovanim alatima 100 za stezanje i primenu momenta. Klinovi 22 mogu biti odgovarajuće veličine za upotrebu sa alatima 100 za stezanje bušaćih cevi i, na primer, mogu imati osovinu prečnika od približno 12,7 mm (0,5 inča) i prečnika glave klina od približno 0,8 inča. [0018] According to the embodiments set forth herein, the subject gripper assemblies may have a means to "quick release" the die 19 from the die block 10, thereby eliminating the need for bulky nut and screw or bolt assemblies. For example, modified die blocks 10 may include spring-loaded means for releasably securing each of the dies 19 within the die blocks 10 . According to one embodiment, the spring means may comprise at least one cylindrical support pin 22 actuated by a spring 19 and intended to engage the die 19 and fix it in position within the die slot 20 . According to a preferred embodiment, the die blocks 10 in question may contain two diametrically opposed pins 22 for securing the die 19 along its upper and lower (higher and lower) ends. It should be understood that the pins 22 can be manufactured from any suitable material and in any suitable size required for use in the automated clamping and torqueing tools 100 . The pins 22 may be appropriately sized for use with the drill pipe clamping tools 100 and, for example, may have a shaft diameter of approximately 12.7 mm (0.5 inches) and a pin head diameter of approximately 0.8 inches.

[0019] Prema ovde navedenim izvođenjima, a uzimajući u obzir Slike 7 i 8, klinovi 22 mogu na ili u blizu glave obrazovati rame 21 za oslanjanje matrice 19 na njen gornji i donji kraj, sprečavajući matricu 19 da se kreće nagore ili nadole unutar proreza 20. Drugim rečima, prorezi 20 i klinovi 22 u kombinaciji zadržavaju matricu 19 unutar bloka 10 za matrice na njenom gornjem i donjem kraju, odnosno duž njenih stranica (tako da se matrica 19 sigurno zadržava unutar bloka 10 za matrice duž sve četiri strane matrice 19). [0019] According to the embodiments mentioned here, and taking into account Figures 7 and 8, the pins 22 may form a shoulder 21 on or near the head for supporting the die 19 at its upper and lower ends, preventing the die 19 from moving up or down within the slot 20. In other words, the slots 20 and the pins 22 in combination retain the die 19 within the die block 10 at its upper and lower ends, i.e. along of its sides (so that the die 19 is securely retained within the die block 10 along all four sides of the die 19).

[0020] Predmetna sredstva sa oprugama mogu dalje sadržati spiralne opruge 24 za delovanje sile prema spolja na klinove 22, zbog čega se klinovi 22 i ramena 21 naslanjaju na matricu 19, zadržavajući matricu 19 u položaju. Tokom rada, a da bi se postavila ili uklonila matrica 19, jedan ili oba noseća klina 22 se mogu gurnuti prema unutra sabijajući oprugu 24 nasuprot delovanju sile koja je usmerena prema spolja, sve dok matrica 19 može da se klizno umetne ili ukloni iz proreza 20 (videti Sliku 9). Opruga 24 može biti dimenzionisana i konfigurisana tako da primenjuje odgovarajuću količinu sile usmerene prema spolja i, na primer, može da izvrši skretanje putovanja od približno 35,56 mm (1,4 inča), sa brzinom opruge od približno 60,94 N (13,7 lbf). Klin 22 može biti zaptiven u bloku 10 matrice bilo kojim poznatim načinom zaptivanja, kao što je uobičajen zaptivni prsten 21a OD 18,28 mm, LG 63,5 mm (npr. OD 0,72 ", LG 2,5"). [0020] The subject spring means may further comprise helical springs 24 for applying an outward force to the pins 22, causing the pins 22 and shoulders 21 to abut the die 19, holding the die 19 in position. During operation, in order to install or remove the die 19, one or both of the support pins 22 can be pushed inwardly compressing the spring 24 against the outwardly directed force, until the die 19 can be slidably inserted or removed from the slot 20 (see Figure 9). The spring 24 can be sized and configured to apply an appropriate amount of outwardly directed force and, for example, can provide a travel deflection of approximately 35.56 mm (1.4 inches), with a spring rate of approximately 60.94 N (13.7 lbf). The wedge 22 may be sealed in the die block 10 by any known sealing means, such as a conventional sealing ring 21a OD 18.28 mm, LG 63.5 mm (eg, OD 0.72", LG 2.5").

[0021] Prema nekim izvođenjima, i u vezi sa Slikama 6 i 7, predmetni blok 10 za matrice se može prilagoditi tako da poseduje dva noseća klina 22 pokretana oprugama. Prema jednom izvođenju prednja površina 14 bloka 10 za matrice može sadržati najmanje jednu rupu odnosno rupu 23 namenjenu za prihvatanje jednog nosećeg klina 22. Rupa 23 se može pružati unazad prema zadnjoj površini 15, a može se, ili ne mora, pružati u potpunosti kroz blok 10 za matrice. Rupa 23 može biti u obliku sa generalno cilindričnim poprečnim presekom i može sadržati jedan ili više segmenata, od kojih svaki segment ima različite unutrašnje prečnike. [0021] According to some embodiments, and in connection with Figures 6 and 7, the subject die block 10 can be adapted to have two support pins 22 actuated by springs. According to one embodiment, the front surface 14 of the die block 10 may contain at least one hole, i.e., a hole 23 intended to receive a support pin 22. The hole 23 may extend backward toward the rear surface 15, and may or may not extend completely through the die block 10. The hole 23 may be shaped with a generally cylindrical cross-section and may contain one or more segments, each segment having different internal diameters.

[0022] Preciznije, rupa 23 može sadržati najmanje dva segmenta 23a, 23b, pri čemu prvi segment 23a može biti dimezionisan tako da može da prihvati i klin 22 i spiralnu oprugu 24 koja okružuje osovinu klina 22, dok drugi segment 23b može biti dimenzionisan tako da primi samo osovinu klina 22. Preciznije, prvi segment 23a može imati unutrašnji prečnik koji je jednak ili veći od spoljašnjeg prečnika osovine klina 22 okruženog oprugom 24 (npr. približni prečnik veći od 12,7 mm = 0,5 inča, ali manji od 20,32 mm = 0,8 inča), dok segment 23b može imati unutrašnji prečnik koji je jednak ili veći od osovine klina 22 (npr. približni prečnik veći od 12,7 mm = 0,5 inča). Prema nekim izvođenjima rupa 23 može dalje sadržati treći segment 23c za obezbeđivanje ventilacije vazduha kroz rupu 23, sprečavajući da klin 22 bude usisan unutar rupe 23 za klin. Unutrašnji prečnik trećeg segmenta 23c može biti manji ili jednak spoljašnjem prečniku klina 22. [0022] More precisely, the hole 23 can contain at least two segments 23a, 23b, whereby the first segment 23a can be dimensioned so that it can accept both the pin 22 and the spiral spring 24 surrounding the shaft of the pin 22, while the second segment 23b can be dimensioned to receive only the shaft of the pin 22. More precisely, the first segment 23a can have an inner diameter that is equal to or greater than outside diameter of the pin shaft 22 surrounded by the spring 24 (e.g., an approximate diameter greater than 12.7 mm = 0.5 inches but less than 20.32 mm = 0.8 inches), while the segment 23b may have an inside diameter that is equal to or greater than the pin shaft 22 (e.g., an approximate diameter greater than 12.7 mm = 0.5 inches). According to some embodiments, the hole 23 may further include a third segment 23c to provide air ventilation through the hole 23, preventing the pin 22 from being sucked into the pin hole 23. The inner diameter of the third segment 23c may be less than or equal to the outer diameter of the pin 22.

[0023] Uzimajući dalje u obzir Slike 7 i 8, predmetni sklopovi hvataljki mogu dalje sadržati trnove 26 za sprečavanje nehotičnog ispadanja nosećih klinova 22 iz rupe 23. Na primer, kada matrica 19 nije postavljena na svom mestu unutar proreza 20, trn 26 može služiti da spreči izmeštanje klina 22 iz rupa 23. Preciznije, prema jednom izvođenju, jedna ili više rupa 27 za trnove može biti formirana na bočnoj površini 16 predmetnog bloka 10 za matrice, pri čemu se svaka rupa 27 za trnove pruža u potpunosti kroz blok 10 za matrice. Potrebno je razumeti da klinovi 26 mogu biti proizvedeni od bilo kog odgovarajućeg materijala i u odgovarajućoj veličini koja se može upotrebiti kod automatizovanih alata 100 za stezanje bušaćih cevi i primenu momenta na njih (npr. približno 38,1 mm = 1,5" dužine). [0023] Referring further to Figures 7 and 8, the subject gripper assemblies may further include mandrels 26 to prevent inadvertent dislodgement of the support pins 22 from the hole 23. For example, when the die 19 is not set in place within the slot 20, the mandrel 26 may serve to prevent displacement of the pin 22 from the holes 23. More specifically, according to one embodiment, one or more holes 27 for mandrels may be formed on the side surface 16 of the subject die block 10, wherein each mandrel hole 27 extends completely through the die block 10. It should be understood that the studs 26 may be manufactured from any suitable material and size suitable for use with the automated tools 100 for clamping and torqueing the drill pipe (eg, approximately 38.1 mm = 1.5" long).

[0024] Prema ovde opisanim izvođenjima, klinovi 22 mogu biti konfigurisani da poseduju proreze 28 za trnove izvedene kroz njih i namenjene za prihvatanje trna 26. Shodno tome, kada je klin 22 postavljen unutar rupe 23, rupe za klinove i prorezi 27, 28 za klinove se poravnaju tako da mogu da prihvate trn 26, gde trn 26 služi za zadržavanje klinova 22 unutar rupe 23 suprotstavljanjem spoljašnjim silama kojima deluje opruga 24. Bez trna 26, kada matrica 19 nije u položaju da se osloni na rame 21, opruga 24 može da povuče klin 22 iz rupe 23). Prorezi 28 u klinovima 22 mogu biti dimenzionisani i oblikovani tako da omogućavaju uzdužno kretanje klina 22 unutar rupe 23 tokom sabijanja opruge 24 (tj. kada je klin 22 potisnut od strane radnika, trn 26 može da klizi sa kraja na kraj unutar proreza 28). [0024] According to the embodiments described herein, the pins 22 may be configured to have mandrel slots 28 extending therethrough and intended to receive the mandrel 26. Accordingly, when the pin 22 is placed within the hole 23, the pin holes and the pin slots 27, 28 are aligned to receive the mandrel 26, where the mandrel 26 serves to retain the pins 22 within the hole. 23 by opposing the external forces exerted by the spring 24. Without the mandrel 26, when the die 19 is not in a position to rest on the shoulder 21, the spring 24 can pull the pin 22 out of the hole 23). The slots 28 in the pins 22 may be sized and shaped to allow longitudinal movement of the pin 22 within the hole 23 during compression of the spring 24 (ie, when the pin 22 is pushed by the worker, the mandrel 26 may slide end-to-end within the slot 28).

[0025] U radu, uzimajući u obzir sliku 9, blokovi 10 za matrice mogu biti pričvršćeni za automatizovani alat 100 za stezanje postrojenja za bušenje na bilo koji način koji je poznat u tehnici, tako da su blokovi 10 za matrice postavljeni dijametralno jedan nasuprot drugog i aktivirani u i van angažovanja sa bušaćim cevima. Nakon što je postavljena na mestu, radnik koji želi da postavi ili ukloni matricu 19 iz blokova 10 za matrice, može „brzo osloboditi“ najmanje jedan noseći klin koji se aktivira pomoću opruge potiskivanjem pomenutog klina 22 (jednog ili više), sabijajući oprugu 24 i omogućavajući matici 12 da bude klizno oslobođena gore ili dole u/iz slotova 20. Kada je matrica 19 u položaju u prorezima 20, rame 21 klina 22 (jednog ili više) fiksira matricu 19 na mestu. Kada matrica 19 nije u položaju u prorezima 20, trn 26 sprečava da klin 22 (jedan ili više) izbaci blok 10 za matrice. [0025] In operation, considering Figure 9, the die blocks 10 may be attached to the automated drilling rig clamping tool 100 in any manner known in the art, such that the die blocks 10 are positioned diametrically opposite one another and actuated in and out of engagement with the drill pipe. Once in place, a worker wishing to install or remove a die 19 from the die blocks 10 can "quick release" at least one spring-activated support pin by depressing said pin 22 (one or more), compressing the spring 24 and allowing the nut 12 to be slid free up or down into/out of the slots 20. When the die 19 is in position in the slots 20, the shoulder 21 pins 22 (one or more) fix the matrix 19 in place. When the die 19 is not in position in the slots 20, the mandrel 26 prevents the pin 22 (one or more) from ejecting the die block 10.

[0026] Iako je ovde prikazano i opisano nekoliko izvođenja, stručnjaci iz predmetne oblasti će ceniti da se u navedenim realizacijama mogu izvršiti razne promene i modifikacije bez izmene ili odstupanja od njihovog obima, namere ili funkcionalnosti. Termini i izrazi koji su korišćeni u prethodnoj specifikaciji, primenjeni su kao pojmovi opisa, a ne radi nametanja ograničenja, i nema namere pri primeni takvih pojmova i izraza da se isključe ekvivalenti prikazanih i opisanih karakteristika ili njihovih delova, čime se prepoznaje da je pronalazak definisan i ograničen samo Zahtevima koji slede. [0026] Although several embodiments have been shown and described herein, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications may be made to the aforementioned embodiments without altering or deviating from their scope, intent, or functionality. The terms and expressions used in the foregoing specification are used as terms of description and not to impose limitations, and it is not intended by the use of such terms and expressions to exclude equivalents of the features shown and described or parts thereof, thereby recognizing that the invention is defined and limited only by the following Claims.

Claims

PATENT REQUESTS

1. An automated drilling rig clamping tool (100) for handling drill pipe, with an upper and lower gripper assembly (12, 13), wherein each gripper assembly comprises:

larger die blocks (10) designed to accept a die (19) for clamping the pipe,

wherein each block has at least two opposing slots (20) for receiving dies within the slots,

indicated by:

wherein each die block is configured with at least one quick release support pin (22) intended to releasably secure the die within the slot.

2. The gripper assembly of Claim 1, wherein the at least one quick release support pin comprises a spring actuated support pin.

3. The gripper assembly of Claim 1, wherein the at least one quick release support pin forms a shoulder (21) for supporting the die, securing the die within the slot.

4. The gripper assembly of Claim 1, wherein the slots and at least one pin fix the die along its sides and upper and lower ends respectively.

5. The gripper assembly of Claim 2, wherein the spring actuated pin comprises a coil spring (24) to apply an outwardly directed force to the pin.

6. The gripper assembly of claim 5, wherein pressure on the spring actuated pin releases the die from the slot.

7. The gripper assembly of claim 1, wherein the die blocks have at least one pin hole (23) designed to receive at least one quick release carrier pin.

8. The gripper assembly of claim 7, wherein the at least one pin hole can contain at least two segments, wherein the first segment is sized to receive both the quick release support pin and the coil spring surrounding the pin shaft, and wherein the second segment is sized to receive only the pin shaft.

9. The gripper assembly of Claim 8, wherein the at least one pin hole comprises at least three segments (23a, 23b, 23c) with three different inner diameters, wherein the third segment of the at least three segments is configured to provide air ventilation through the at least one pin hole, wherein the inner diameter of the third segment of the at least three segments is less than or equal to the outer diameter of the quick release carrier pin.

10. The gripper assembly of claim 1, wherein the at least one quick release pin is fixed within the die block by at least one mandrel (26), wherein the at least one mandrel prevents the at least one quick release carrier pin from accidentally falling out of the at least one pin hole.

11. The gripper assembly of claim 10, wherein the quick release support pin has a mandrel seat adapted to receive the mandrel therein thereby securing the pin within the pin hole.